表面质量范文10篇

表面质量范文篇1

（1）机床产生的几何误差。在机械零件的加工中相对于刀具来讲，机械零件的成型过程是通过机床来完成的。所以，在机械零件的整个加工过程中，对机床的加工精度要求是非常高的，同时对于加工精度具有很大影响的也包括机床的制造误差。机床中的误差包括主轴回转误差、导轨误差以及传动链的误差。这些误差都会对工件加工的精度具有较大的影响，其中尤其以机床的磨损为例，机床的磨损会让机床的工作精度大幅度下降，而主轴回转误差则会直接影响被加工工件的精度。所谓主轴回转误差，指的是在每一次的实际回转轴线相对于其平均回转轴线的变动量，而机床上进行确定机床部件相对位置的关系的基准便是导轨。导轨本身也会存在制造误差，导轨的误差主要是由于其受到不均匀的磨损或者在安装过程中不规范造成。而机床精度下降，首当其冲的影响因素便是导轨的磨损，其次是传动链的误差，传动误差也就是传动链的误差，也就是说传动链的组件在制造和装配过程中出现的误差，传动链在使用过程中也会产生磨损，这种误差通常会用传动链的末端原件的转角误差来衡量。

（2）夹具的几何误差影响。夹具的作用便是让工件在机床上具有一个正确的安装位置，因此，夹具制造时产生的误差会对工件的加工精度产生巨大的影响。首先是基准不重合的误差，根据原有的设计基准，与夹具的设计基准形成误差的便是基准不重合误差，设计基准是在零件设计图纸上确定的表面尺寸、形状、位置所要依据的基准，所谓工序基准在工序图上是这样定义的：用来确定其工序上加工表面在加工后的形状、尺寸及位置所采用的标准。在机床上对某件零件进行加工时，需要在工件上选择若干的要素作为加工时候的定位基准，不重合误差便是选用的定位基准与设计基准不重合所产生的误差。

（3）刀具切削误差。刀具在切削零件的过程中，每一次的工作都会或多或少的产生一定的磨损，因此会逐渐引起所切削的工件尺寸及形状的改变，因此需要操作人员正确的选用刀具材料，选用新型的耐磨刀具材料，并且合理的选用刀具几何参数并且注意零件的切削用量，在最大限度上减少刀具的磨损消耗，保证零件的加工质量。

（4）切削力和切削热对质量的影响。在机械零件切削加工过程中，零件一般会由于受到切削力以及切削热的作用，其表面物理机械性能会跟着产生变化，其中最主要的变化就是机械零件的表面层硬度、湿度以及其组织结构、残余作用力等的变化。磨削加工所产生的变形、切削热以及影响，都比刀刃切削时更为严重和突出，因此，在磨削加工以后，机械加工零件表面机械性能的变化一般比较大。

（5）机械加工表层冷却硬化对质量产生影响。在机械加工过程中，一般会因为切削力的作用，进而产生一定的变形，使得零件发生扭曲、畸变等，甚至会产生破裂等，这些都会使得机械加工零件的表面硬度、强度等发生改变，这种现象通常称为冷却硬化。表面冷却硬化的结果就是会极大地增大零件变形的阻力，进而使得了零件的物理性能也跟着发生了变化。而且在机械加工过程中，由于受到切削力与切削热的作用，加工以后的机械零件表层的性能主要取决于所受切削力与切削热的作用。

2提高机械加工质量的方法

（1）减小残余作用力，降低切削热的影响。提高机械加工的表面质量对机械加工零件的使用性能，危害最为严重的残余作用力、磨削、烧伤以及裂纹等引起的磨削热。因此，我们要把怎样降低磨削热并逐步减少其严重影响作为是机械加工中的一个重要议题，积极采取加速磨削热的传出以及减少磨削热的发生等方式认真加以研究解决和落实。一个方面，需要我们选择合理的磨削参数。为直接减少磨削热的产生，可以进一步降低磨削区域的温度，并科学合理地选择磨削参数。但是，样一般会造成机械加工零件的表面粗糙程度增大的矛盾。另一方面，我们也可以通过选择合理有效的冷却方法，进而实现更好地对机械加工磨削液进行快速冷却。

（2）采取冷压强化加工技术，提高机械加工的表面质量。采取冷压强化加工技术，可以不断提高机械加工的表面质量。对于承受高应力、交变负荷等的零件，我们可以采用液压、挤压、喷丸等表面强化加工工艺技术，使得其表层产生残余作用力和冷硬层，并逐步降低其表面的粗糙程度，进而不断提高机械加工零件的耐疲劳强度以及抗腐蚀性能等。实际上，我们通常采用最多的是滚压和喷丸两种方式。所谓滚压，就是运用工具制成的钢滚轮或者钢珠在机械加工零件上进行滚压的技术措施。所谓喷丸，就是一种采用空气压缩或者离心力的作用，将大量直径细小的钢丸、玻璃丸等，以很快的速度向机械零件表面喷射的技术方法。

（3）采用精细加工技术，健全机械加工技术。一方面，要积极采用精细加工技术。通常情况下，精细加工技术主要有高速精镗、高速精车、宽刃精刨以及细密磨削等方法措施，对此，我们必须结合实际因地制宜地选择使用。另一方面，认真采取光整加工技术。这是因为光整加工技术是一种利用粒度极为精细的磨料，对机械加工零件表面进行微量切削、挤压以及擦光的方法措施。采用光整加工技术的优点就是在没有与磨削深度相对应的磨削参数时，一般都只要求机械零件加工过程中很低的单位切削压力。由此可见，在机械零件加工过程中，所产生切削力以及切削热都比较小，因而获得的表面粗糙程度比较低，其表层一般不会产生热损伤现象，并且还产生了一定的残余作用力。所以，在机械零件加工中，由于所使用的加工工具一般都是浮动连接，而因为加工面自身导向、相对于零件的定位基准没有确切的位置、使用的机床也没有具有比较精确的成形运动等，因而就可以不断降低机械加工零件表面的粗糙程度，我们—般都可以纠正其形状以及位置误差，而且还可以保证其加工精度。

3结语

表面质量范文篇2

关键词：机械加工；表面质量；精度控制

机械制造业是国民经济发展的支柱性产业之一，我国的机械制造业在经过多年的发展后，其不论是在规模上还是在质量上都取得了显著进步。但随着社会生产和生活的发展，人们对机械制造水平的要求也愈发严格，所以进一步加强机械加工中的表面质量和精度控制就成为了关键所在。文章正是立足于这一出发点，对影响加工表面质量和精度控制的因素进行了分析，并就如何加强表面质量和精度控制进行了探讨，希望对促进机械加工水平的提升能够有所借鉴。

1机械加工表面质量对机械使用性能的影响

（1）表面质量对疲劳强度的影响。机械在运转过程中都会承受一定的载荷，而较粗糙的机械表面在载荷作用下就极易出现疲劳裂纹等情况，进而导致其抗疲劳破坏的能力就较差。（2）表面质量对耐磨性的影响。表面质量对耐磨性的影响主要表现在以下两个方面：①从表面粗糙度对耐磨性的影响来看，零部件表面越光滑，那么机械表面之间的磨损就越小，即耐磨性就越好。但是考虑到对润滑油的存储，机械表面也不能过于光滑，而是应保持一个相对稳定的度；②从表面冷作硬化对耐磨性的影响来看，冷作硬化可以在一定程度上提升机械表面的硬度，所以耐磨性也相对提升。但过度的冷作硬化会导致金属疏松和疲软，严重的甚至会造成金属表层脱落，进而导致其耐磨性严重降低。

2影响机械表面质量与精度控制的主要因素分析

（1）机床的几何误差。因为机械加工过程是在机床上完成的，所以机床几何误差对加工表面质量和精度控制会产生直接影响。机床的几何误差主要包括主轴回转误差、导轨误差和传动链误差这三类。其中，作为加工动力源，主轴的回转误差是影响机械加工表面质量控制的关键因子。此外，机械加工是依靠机床和工件的相对运动来实现，而导轨正是控制机床上刀具、工件间相对位置的关键。如果导轨存在误差，那么就会使机床上各个零部件间的相对位置出现偏差，最终导致机械表面质量下降。（2）刀具误差。在机械加工过程中，刀具不可避免的会出现一定程度的磨损，进而就会对加工表面质量和精度造成影响。刀具误差随着刀具的不同，对加工质量和精度的影响也不同。在机械加工中，通过合理选型刀具与慎重设置切削用量是减小刀具误差的重要手段。（3）定位误差。在机械加工中需要对工件进行定位装夹，如果实际定位与设计定位间存在偏差，或者所使用的定位元件存在误差，那么就会导致定位误差产生，进而影响到最终的加工精度和质量。（4）调整误差。在机械加工过程中，有时不可避免地需要作出一些工艺过程调整和优化，而此时就可能会产生误差。这种误差主要是由于调整幅度难以控制造成的，进而对加工表面质量和精度造成影响。（5）工艺系统变形引起的误差。在实际加工环节，因为加工工艺系统的刚性较差或者切削力较高等缘故，使工艺系统出现变形，而工艺系统一旦变形就会影响到加工质量和精度。

3提升机械表面质量和精度的方法

上文对影响机械加工表面质量和精度的因素进行了分析，从中不难看出，误差是降低表面质量和精度的核心要素，所以限制误差是提升机械表面质量和实现精度控制的关键所在。针对误差限制问题，笔者认为应该从以下三个方面进行：（1）减小原始误差。原始误差主要包括机床几何误差和刀具误差等，减少原始误差就是要确保机床和刀具的精密度。比如对工艺系统受热或受力变形进行控制；对刀具磨损进行监测识别，一旦发现刀具磨损就及时更换等等。具体而言，要在加工前对工艺系统的原始误差进行全面评估，并及时采取措施来对误差产生加以限制；在加工进程中，要对工况和加工环境进行密切监测和严格管控，进而提升表面质量和实现精度控制。（2）误差补偿。机械加工中的误差是很难彻底消除的，所以采用误差补偿策略就成为一个重要手段。这种方式的本质是人为制造一个新的误差来和原始误差进行相互抵消，进而起到提升加工质量和精度的作用。（3）分化误差。当机械加工中存在多项误差时，可以采用风险统一管理的理论，依据原始误差的特点对其加以区分，通过分散误差的方式来降低原始误差对表面质量和精度的影响。

参考文献

［1］蒋小兵，蒋爱荣.金属材料机加工表面质量与精度控制技术的初探［J］.科技风，2016，（12）：157.

［2］胡林妹.机械加工中的表面质量与精度控制技术［J］.科技与企业，2015，（3）：187.

表面质量范文篇3

关键词：机械；性能；表面；粗糙度

机械零件的加工质量,除加工精度外,表面质量也是极其重要的一个方面。所谓加工表面质量,是指机器零件在加工后的表面层状态

一台机器在正常的使用过程中,由于其零件的工作性能逐渐变坏,以致不能继续使用,有时甚至会突然损坏。其原因除少数是因为设计不周而强度不够,或偶然事故引起了超负荷以外,大多数是由于磨损、受到外界介质的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面,或是从零件表面开始的。因此,加工表面质量将直接影响到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和寿命。

随着工业技术的飞速发展,机器的使用要求越来越高,一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作,表面层的任何缺陷,不仅直接影响零件的工作性能,而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象,将进一步加速零件的失效,这一切都与加工表面质量有很大关系。因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

1机械加工表面质量对机器使用性能的影响

表面质量对零件的耐磨性,配合精度,疲劳强度、抗腐蚀性,接触刚度等使用性能都有很大的影响。

1.1表面质量对零件耐磨性的影响

零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关。在这些条件已确定的情况下,零件的表面质量就起着决定性的作用。零件的磨损过程,通常分为三个阶段:摩擦副刚开始工作时,磨损比较明显,称为初期磨损阶段(一般称为走合期)。经初期磨损后,磨损缓慢均匀,进入正常磨损阶段。当磨损达到一定程度后,磨损又突然加剧,导致零件不能正常工作,称为急剧磨损阶段。

1.1.1最佳表面粗糙度

在干摩擦或半干摩擦情况下,摩擦副表面的初期磨损与表面粗糙度有很大关系。摩擦副表面有一个最佳粗糙度,过大或过小的粗糙度都会使初期磨损增大。摩擦副的原始粗糙度太大,开始时两表面仅仅是若开凸峰相接触,实际接触面积小于名义接触面积,接触部分的实际压强很大,破坏了润滑油膜,接触的凸峰处形成局部干摩擦,因而接触部分金属的挤裂、破碎、切断等作用都较强,磨损也就较大。随着走合期过程的进行。表面粗糙度逐渐减小,实际接触面积增大,磨损也随之逐步减小,就进入正常磨损阶段。

摩擦副的原始粗糙度过小,紧密接触的两金属表面分子间产生较大的亲和力,润滑油被挤去,造成润滑条件恶化,使表面容易咬焊,因而初期磨损也较大。随着走合过程的进行,表面粗糙度有所增大,磨损也随之有所减小。当表面粗糙度等于最佳粗糙度时进入正常磨损阶段。所以,在初期磨损阶段因走合而使表面粗糙度自动适应最佳值。摩擦表面的最佳粗糙度视不同材料和工作要件而异,一般大致在V0.8～V0.4左右。对于完全液体润滑,金属表面完全不接触,由一层油

膜隔开,因此要求摩擦副表面粗糙度应不刺破油膜,粗糙度越小,允许的油膜越薄,承载能力越大,则表面粗糙度越小越有利。

2影响表面粗糙度的因素

2.1切削加工影响表面粗糙度的因素

在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

2.2工件材料的性质

加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。

2.3切削用量

以较高的切削速度切削塑性材料，减小进给量可以提高表面光洁度。

2.4磨削加工影响表面粗糙度的因素

象切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。影响磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂轮的粒度；(2)砂轮的硬度；(3)砂轮的修整；(4)磨削速度；(5)磨削径向进给量与光磨次数；(6)工件圆周进给速度与轴向进给量；(7)冷却润滑液。3影响加工表面层物理机械性能的因素

在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，因而磨削加工后加工表面层上述3项物理机械性能的变化会很大。

3.1表面层冷作硬化

3.1.1冷作硬化及其评定参数

机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移,晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。表面层金属强化的结果，会增大金属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的物理性质也会发生变化。

被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用，因此，加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。评定冷作硬化的指标有3项，即表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。

3.1.2影响冷作硬化的主要因素

切削刃钝圆半径增大，对表层金属的挤压作用增强，塑性变形加剧，导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷硬增强。切削刃钝圆半径对加工硬化的影响切削速度增大，刀具与工件的作用时间缩短，使塑性变形扩展深度减小，冷硬层深度减小。切削速度增大后，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短了，将使冷硬程度增加。进给量增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。

3.2表面层材料金相组织变化

当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。

3.2.1磨削烧伤

当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。在磨削淬火钢时，可能产生3种烧伤.

3.2.2改善磨削烧伤的途径

磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤有两个途径：一是正确选择砂轮；合理选择切削用量，尽可能地减少磨削热地产生；二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。

3.3表面层残余应力

产生残余应力的原因：

（1）切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属的比容加大。由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生残余拉应力。

（2）切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。

（3）不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择：

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。

4结论

由于机械加工表面对机器零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响，因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面质量要求。由于影响表面质量的因素是多方面的,因此应该综合考虑各方面的因素,对表面质量根据需要提出比较经济适用性的要求。

参考文献

表面质量范文篇4

关键词：机械；性能；表面；粗糙度

机械零件的加工质量,除加工精度外,表面质量也是极其重要的一个方面。所谓加工表面质量,是指机器零件在加工后的表面层状态

一台机器在正常的使用过程中,由于其零件的工作性能逐渐变坏,以致不能继续使用,有时甚至会突然损坏。其原因除少数是因为设计不周而强度不够,或偶然事故引起了超负荷以外,大多数是由于磨损、受到外界介质的腐蚀或疲劳破坏。磨损、腐蚀和疲劳损坏都是发生在零件的表面,或是从零件表面开始的。因此,加工表面质量将直接影响到零件的工作性能,尤其是它的可靠性和寿命。

随着工业技术的飞速发展,机器的使用要求越来越高,一些重要零件在高压力、高速、高温等高要求条件下工作,表面层的任何缺陷,不仅直接影响零件的工作性能,而且还可能引起应力集中、应力腐蚀等现象,将进一步加速零件的失效,这一切都与加工表面质量有很大关系。因而表面质量问题越来越受到各方面的重视。

1机械加工表面质量对机器使用性能的影响

表面质量对零件的耐磨性,配合精度,疲劳强度、抗腐蚀性,接触刚度等使用性能都有很大的影响。

1.1表面质量对零件耐磨性的影响

零件的耐磨性主要与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关。在这些条件已确定的情况下,零件的表面质量就起着决定性的作用。零件的磨损过程,通常分为三个阶段:摩擦副刚开始工作时,磨损比较明显,称为初期磨损阶段(一般称为走合期)。经初期磨损后,磨损缓慢均匀,进入正常磨损阶段。当磨损达到一定程度后,磨损又突然加剧,导致零件不能正常工作,称为急剧磨损阶段。

1.1.1最佳表面粗糙度

在干摩擦或半干摩擦情况下,摩擦副表面的初期磨损与表面粗糙度有很大关系。摩擦副表面有一个最佳粗糙度,过大或过小的粗糙度都会使初期磨损增大。摩擦副的原始粗糙度太大,开始时两表面仅仅是若开凸峰相接触,实际接触面积小于名义接触面积,接触部分的实际压强很大,破坏了润滑油膜,接触的凸峰处形成局部干摩擦,因而接触部分金属的挤裂、破碎、切断等作用都较强,磨损也就较大。随着走合期过程的进行。表面粗糙度逐渐减小,实际接触面积增大,磨损也随之逐步减小,就进入正常磨损阶段。

摩擦副的原始粗糙度过小,紧密接触的两金属表面分子间产生较大的亲和力,润滑油被挤去,造成润滑条件恶化,使表面容易咬焊,因而初期磨损也较大。随着走合过程的进行,表面粗糙度有所增大,磨损也随之有所减小。当表面粗糙度等于最佳粗糙度时进入正常磨损阶段。所以,在初期磨损阶段因走合而使表面粗糙度自动适应最佳值。摩擦表面的最佳粗糙度视不同材料和工作要件而异,一般大致在V0.8～V0.4左右。对于完全液体润滑,金属表面完全不接触,由一层油

膜隔开,因此要求摩擦副表面粗糙度应不刺破油膜,粗糙度越小,允许的油膜越薄,承载能力越大,则表面粗糙度越小越有利。

2影响表面粗糙度的因素

2.1切削加工影响表面粗糙度的因素

在加工表面留下了切削层残留面积，其形状是刀具几何形状的复映。减小进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。此外，适当增大刀具的前角以减小切削时的塑性变形程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。

2.2工件材料的性质

加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料时，其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使表面粗糙。

2.3切削用量

以较高的切削速度切削塑性材料，减小进给量可以提高表面光洁度。

2.4磨削加工影响表面粗糙度的因素

象切削加工时表面粗糙度的形成过程一样，磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。影响磨削表面粗糙的主要因素有：(1)砂轮的粒度；(2)砂轮的硬度；(3)砂轮的修整；(4)磨削速度；(5)磨削径向进给量与光磨次数；(6)工件圆周进给速度与轴向进给量；(7)冷却润滑液。3影响加工表面层物理机械性能的因素

在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，因而磨削加工后加工表面层上述3项物理机械性能的变化会很大。

3.1表面层冷作硬化

3.1.1冷作硬化及其评定参数

机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移,晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面层金属的硬度和强度提高，这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。表面层金属强化的结果，会增大金属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的物理性质也会发生变化。

被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用，因此，加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。评定冷作硬化的指标有3项，即表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。

3.1.2影响冷作硬化的主要因素

切削刃钝圆半径增大，对表层金属的挤压作用增强，塑性变形加剧，导致冷硬增强。刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，导致冷硬增强。切削刃钝圆半径对加工硬化的影响切削速度增大，刀具与工件的作用时间缩短，使塑性变形扩展深度减小，冷硬层深度减小。切削速度增大后，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短了，将使冷硬程度增加。进给量增大，切削力也增大，表层金属的塑性变形加剧，冷硬作用加强。工件材料的塑性愈大，冷硬现象就愈严重。

3.2表面层材料金相组织变化

当切削热使被加工表面的温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。

3.2.1磨削烧伤

当被磨工件表面层温度达到相变温度以上时，表层金属发生金相组织的变化，使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。在磨削淬火钢时，可能产生3种烧伤.

3.2.2改善磨削烧伤的途径

磨削热是造成磨削烧伤的根源，故改善磨削烧伤有两个途径：一是正确选择砂轮；合理选择切削用量，尽可能地减少磨削热地产生；二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。

3.3表面层残余应力

产生残余应力的原因：

（1）切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生，使表面金属的比容加大。由于塑性变形只在表层金属中产生，而表层金属的比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止，因此就在表面金属层产生了残余应力，而在里层金属中产生残余拉应力。

（2）切削加工中，切削区会有大量的切削热产生。

（3）不同金相组织具有不同的密度，亦具有不同的比容。如果表面层金属产生了金相组织的变化，表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍，因而就有残余应力产生。

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择：

零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。

4结论

由于机械加工表面对机器零件的使用性能如耐磨性、接触刚度、疲劳强度、配合性质、抗腐蚀性能及精度的稳定性等有很大的影响，因此对机器零件的重要表面应提出一定的表面质量要求。由于影响表面质量的因素是多方面的,因此应该综合考虑各方面的因素,对表面质量根据需要提出比较经济适用性的要求。

参考文献

表面质量范文篇5

关键词：机械加工零件;加工;常见问题;控制办法

自改革开放之后，中国经济水平得到了快速的发展，机械化水平成程度逐渐提高，各种机械设备在我国得到了广泛的使用。在这样的大背景下，国人对于机械设备零件的加工质量便有了更高的要求，每一个零部件的质量和所组成的机械设备质量之间有着极为密切的关联性。所以相关技术人员在从事零件表面机械加工的过程当中，应采取有效的质量控制手段，保障所生产的零部件符合相关的质量要求，这样才能使自身得到可持续发展。

一、对机械加工零件表面质量产生影响的原因分析

机械加工零件其表面质量，往往同该零件的整体质量有着极为密切的关联性，若机械零件的表面质量无法得到保障，必定会在机械运转的过程当中，产生诸多的问题。认识和了解常见的机械零件的表面质量问题产生原因，对于增强机械零件整体质量，有着直接的联系。结合个人经验，本文认为造成机械零件表面质量出现问题的原因主要有以下两个方面。

1.机械加工零件表面粗糙度对零件质量产生的影响。在机械加工零件当中，其零件表面的粗糙性会对该零件产生直接的质量影响，分析造成粗糙度差异的原因，主要是因为机械零件加工材料的特点和在切削作业当中对材料使用量存在有差异形成的。若机械零件在生产过程当中，材料的质量存在有差异性，便会直接对所制作机械零件的质量产生决定性影响。例如：若机械零件在生产过程当中，所使用的材料是塑性材料，那么在针对刀具进行加工作业的过程当中，便很容易出现塑性变形现象，又因为在切削作业的过程当中，又会对零部件产生撕裂分离作用，所以零件表面的粗糙程度便会得到增加。所选择的机械零件材料的韧性材料越优秀，在零件加工和的过程中便会产生更加剧烈的塑性形变，致使零件的表层结构更加粗糙。而如果所选择的机械零件材料是脆性材质，针对零件进行切削作业的过程中，这些材料便会呈现出小颗粒状，同样也会增加机械零件自身的表面粗糙性。在零件加工的过程当中，针对切削的使用量同样会对机械零件表层的粗糙程度产生影响，如脆性材质的机械零件原材料在加工的过程当中，不会对切割作业的速度有很高的要求，而在针对塑性材料零件进行生产加工的过程当中，切割作业如果作业面深度较低时，会在一定程度上提高零件表面的粗糙性。打磨作业针对零件自身粗糙性的影响程度受到数学几何理论和零件表面金属材料的塑性形变两种外因的印象，在打磨作业过程当中，砂轮上的颗粒分布、运转速度会对零件表面的粗糙程度产生一定的影响。

2.机械加工零件表面机械性对零件质量产生的影响。许多机械专家认为，零件外表当中的物理机械性能是衡量零件质量的另一个重要因素。而对零件表面机械性能产生影响的原因是多元化的，这就意味着对零件表面机械性产生影响的原因多样也是多样化的。首先，一些外加因素致使所加工零件的表面冷作硬化、针对零件的切削速度和切削刀具的选择不慎重，同样会让零件表面的机械性能不够理想，由此对零件的质量产生严重影响。还有就是，部分外界原因导致零件在进行机械加工的过程中，其表面结构发生了变化，例如在温度超过一定限制之后，金属材料自身的金相组织会发生很大程度的变化，导致这些零件在投入生产使用的过程当中，强度和硬度无法达到作为零件的相关质量要求。并且在零件使用的过程中，有着极高的裂纹产生可能，这就是被该行业工作人员称之为的“打磨烧伤”。最后，在零件进行机械加工的过程当中，其表面会产生残留的应力，这是因为技术人员在针对零件进行切割作业的过程当中，不可避免地产生了一定程度的塑性变形，导致零件表面当中的金属比容显著升高。此时，这些零件自身体积会得到明显增大，零件的表层金属便出现了一些残留的应力。这对于零件的质量影响是巨大的，特别是针对很多小型零件来说，这种影响往往是非常致命的。

二、机械加工零件表面质量的控制手段

从上文分析当中不难发现，零件表面质量对于零件自身性能的展现有着十分巨大的影响。很多情况下，越是精密程度越高的零件，对其表面质量的要求便会越高，因此，针对零件机械加工中的表面质量控制，是该行业所有技术人员所必须要思考的一个重要问题。

1.拟定科学性的零件机械加工技术流程。零件的加工制作技术针对零件的整体质量的影响是不言而喻的，目前，因为零件机械加工过程不能符合表面质量标准的相关要求，并且还有人为原因造成对机械表面质量影响的原因，知识零件在机械加工的过程当中，其表面质量无法达到相关的行业标准。基于此种情况，应制定有效合理的零件机械加工流程规范，才能针对这一问题进行解决。首先，针对零件的机械加工时间一定要短，过长的加工时间很有可能对零件造成不好的影响，并且在零件加工之前，需要对零件的品质进行定位。只有这样，才能在最短的时间当中，一次性生产出足量的、质量合格的零件产品。

2.针对切削作业当中的参数进行正确选择。在机械加工零件的而过程当中，技术人员所设置的切削作业参数往往对零件表面质量有着极为重大的影响。不合理的参数选择，会极大程度提升所加工零件的表面粗糙性，降低零件的整体质量。因此在切削作业开展之前，技术人员必须要你针对机械的参数进行合理的设置，如切削作业时前角的度数，若前角度数增加，会降低切削力、但是也会降低切削过程中所产生的零件形变。再有就是在切削过程中，对切削液进行合理的使用，以求降低零件和刀具之间所产生的摩擦力。这样会在很大程度上，降低在进行切削作业过程当中零部件的温度，使得机械加工零件的质量得到更好的保障。

3.按照材料特征选择对应刀具。道具的合理选择对于零件的表面质量影响是巨大的，合理进行刀具的甄选可以对零件的表面质量起到明显的控制效果。在这一过程中，操作人员必须要注意的是，并不是价格越贵的刀具，在对零件材料进行切削作业的过程当中效果越好。选择合适的材料，不但能够为企业节约大量的经济成本，其切削作业效果也会变得更好。

4.加工程序安排科学化。正确的加工顺序同样对于零件的表面质量有着极为重要的影响，所以，在对零件进行表面加工的过程当中，技术人员需要根据零件的材质和性能特征，科学的安排机械加工顺序。这样能够有效降低零件在加工过程当中残余应力的出现几率，保障零件在投入使用过后收获到比较理想的效果。

三、结语

机械所进行的正常运转离不开零件的帮助，因此零件对于机械来说有着极为重要的作用，而零件的表面质量对于零件的性能来说，又有着决定性的作用。基于此种背景，本文分析了机械加工零件过程当中，可能对零件表面质量产生影响的原因，并建设性的提出了相关的对应措施。希望能够给予该行业相关技术人员带来帮助，为我国的经济建设发展，贡献出自己的一份力量。

作者:张天赐 单位:西京学院万钧书院

参考文献：

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[2]赵永生.浅谈影响机械加工表面质量的因素与应对措施[J].中国高新技术企业,2016,02:77-78.

[3]崔瑶,胥强.机械加工表面质量的影响因素及其控制措施[J].科技传播,2013,11:52+36.

[4]王永亮.机械加工表面质量的影响因素分析及其控制措施[J].机电信息,2013,15:120-121.

表面质量范文篇6

机械设计加工出现的问题，往往呈现出多样化、随时性、个性化特点，但是不管问题多么具体和特殊，总是有几类问题是带有普遍性、倾向性的。总得来讲，当前机械设计加工存在问题的主要类别体现在加工精度、加工零件表面质量、性价比等三个方面。一是机械加工精度不高问题。这一类问题是机械设计加工过程中，最容易出现的问题，也是解决难度最大的问题之一。这是因为，在具体的加工过程中，几乎难以避免实际加工与设计标准之间的误差，这既有人工技术上的原因，也有无法抗拒的客观因素。比如，由于加工运动是近似的，刀具轮廓是类同的，导致加工误差的出现；机床、刀具、夹具磨损导致的加工误差；工艺系统由于受力过大导致变形，引发的加工误差；工艺系统由于受热过高，引发的加工误差；等等。这些误差的差生几乎是无法避免的，只能采取一定的措施，将这种误差降到最低，以最大限度地接近设计质量标准，保证加工出来的产品符合产品质量监督相关指标。二是机械加工零件表面质量不高问题。加工零件的表面质量如果无法保证，直接影响到零件的性能、使用寿命以及使用效能。因此，从分析研究影响和决定机械加工零件表面质量的相关因素入手，寻找提高加工零件表面质量的对策，不失为好的途径。实践表明，材料的性质以及切削的程度是影响零件表面是否粗糙的最大原因。一般而言，塑性材料，由于在加工过程中，很容易变形，这就容易导致表面粗糙；脆性材料，由于容易断续，也容易导致材料加工过程中呈现出碎粒状态，最终让表面变得粗糙。从加工零件的物理机械性能分析，零件表面的冷却硬化处理、材料组织结构的变动调整等，这些都会导致零件表面粗糙。当然，导致零件表面粗糙的原因还有因加工施力过大导致表面层有残余应力。三是机械设计加工产品性价比不高问题。机械设计加工出来的产品，最终是要流向市场的，在激烈的市场竞争中见证产品的性价比。这实际上涉及两方面的问题：产品的质量能否保证和加工产品的成本能否控制在降低的范围内，也就是说，如果加工出来的产品能够实现物美价廉，那么就可以说，这一产品的性价比较高，具有比较强的市场竞争力。

2有效解决机械设计加工各类问题的对策建议

解决机械设计加工过程中存在的问题，贵在找出出现问题的原因，从因素入手，对症下药、各个击破。上文已对机械设计加工过程中常见问题及其原因进行了分析。下文，将在这些分析探讨的基础上，提出笔者个人的对策建议。一是择优选好机械零件材料。选好材料，这是从源头上解决材料性能不高、产品质量不优、加工成本过高的重要措施。因此，在采购机械零件材料时，务必要紧密结合实际运行的生产方式、加工工艺，对材料的性能、价格以及加工零件表面物理力学性能等进行综合考量，择优选定性价比较高的机械零件材料。当然，也可以采用标准化生产模式，对加工零件材料进行统一规范，包括在尺寸、结构、性能、原材料等方面，都要进行统一的标准，推行简易化的设计和加工。二是优化机械加工工艺流程。加工时间的长短，直接决定着机械加工质量的好坏。这是因为加工时间越长，零件表面质量就越变得更粗糙，产品的性能就会受到影响，整个加工的成本就难以有效控制，最后导致加工出来的产品性价比上不去，影响产品的市场竞争力。这就需要设计加工企业对加工工艺流程进行必要的优化升级，以最为简化的流程将加工时间压缩最短。同时，对加工工序的方法也是非常重要的，这是应为零件表面残留的应力也会直接影响零件的性能，这就需要对零件加工工序进行合理化选择和改进。三是合理设定加工切削参数。机械设计加工过程中，切削用量是一个比较难以把握的技术因素。由于切削的速度、深度把握不好，导致零件表面质量难以保证的现象，是实际加工中时有发生。这就需要对切削参数进行科学合理的设定。一般来讲，切削深度和速度要根据零件材料及其特性来把握，同时可以切削液的合理适量使用，也是非常有利于降低切削产生的力度、温度以及积屑瘤等。四是科学正确使用加工工具。机械设计加工过程中，加工工具的使用是非常重要的。从大的原则来讲，工具的使用都是根据实际加工需要而选择确定的。比如刀具的选择，就要根据零件表面镀硬度的不同要求、对粗糙度的不同要求，合理的选择刀具。再如，对润滑剂的选择和使用，要根据加工需要科学选择润滑剂的类型和品牌，将加工的流程、精确度，金属材料的类型以及零件的相关性能考虑进去，择优确定用什么润滑剂。

3结语

表面质量范文篇7

关键词：电导率；表面质量；合金成分；模具

1070属于纯铝合金，不能通过热处理强化，其强度低、切削性不好。但其板材具有塑性高、耐蚀、导电性和导热性好等特点，可进行接触焊、气焊[1]，常应用于制造一些具有特定性能的结构件、电仪表部件、热交换材料等。例如其铝箔制品可用作垫片及电容器、电子管隔离网、电缆的防护套，以及网、线芯及飞机通风系统的零件及装饰件。1070合金板材生产过程中，易出现板材表面色差大以及震纹等问题，其电导率可达到59.5%IACS。此次所需产品表面不能有明显色差，表面粗糙度Rz≤18，电导率要求≥61%IACS。本文对挤压模具结构、挤压速度及合金成分进行了优化设计，并对挤压后的板材进行表面质量和性能检测，以获得最佳的工艺参数，并产出优质产品。

1试验材料与方法

1.1试验材料。1070铝合金板材的生产工艺路线为：熔炼铸造→均匀化退火→铸锭加热→挤压→淬火→锯切→性能检测。对铸锭化学成分进行设计，化学成分见表1中a、b两种配比。客户按照JISH4100标准检测，要求产品表面平整、洁净，无划痕、无油污，不能有明显色差和表面机械纹，表面粗糙度（Rz≤18）；切割面应平滑，无毛刺、毛边、拉毛、夹渣；电导率≥61%IACS。具体性能参数见表2。1.2试验方法。在相同挤压工艺参数下，设计两种不同结构的模具，挤压工艺参数见表3。根据不同的合金成分、挤压速度和模具结构设计，选取三因素两水平做L4（2^3）的正交表，如表4所示。正交试验共4组，分别按照表3生产工艺参数进行生产，并结合模具结构设计优化，分析在不同因素水平组合下挤压板材的电导率和表面质量情况。

2试验结果及分析

2.1电导率分析。用于强化合金的常规方法通常会降低导电性，例如合金化、沉淀强化和应变硬化[3]。要想提高强度而又不损害太多的导电性，微合金化是实现高导电率和高强度电导体的最有效方法之一[4]。采用AG-X100KN电子万能试验机、涡流电导仪对试样进行力学性能和电导率检测，其正交试验数据结果见表5。通过表5正交数据结果可知，只有采用化学成分b生产的产品电导率符合客户的高性能指标。因此，在JISH4100标准范围内，微调合金元素，将铸锭的铝含量由99.7%提高到99.8%，可有效提高挤压产品的电导率值。2.2表面质量分析。挤压制品速度越快，其产品表面质量越难以控制。根据表4数据结果可以看出，采用化学成分a进行挤压时，当制品挤压速度达到10m/min时，2#挤压模具生产的制品仍然具有良好的表面情况，只有轻微的震纹；采用化学成分b进行挤压生产时，当挤压速度控制在6m/min，同时采用2#挤压模具，可以得到优质的制品表面；而采用化学成分a和1#模具进行挤压时，当挤压速度达到10m/min时，其制品表面已出现严重震纹并伴有起浪现象。2.3模具结构优化。图1是本试验采用的两种不同结构的挤压模具截面图。合理的模具结构在一定程度上可控制产品的内部组织和力学性能。合理的模具设计和精确的制作能大大提高模具使用寿命，提高生产率、降低能耗[2]。针对1070铝合金铸锭本身较软的特点，根据以往生产经验，在铸锭经模具挤压成型的过程中，金属流经过模具工作带的挤压时间越短越好。于是按照这个思路设计了2#模具。相比于1#模具，其独特之处在于把工作带打磨成2~5°的微小倾角，即打磨成促流角，使模具工作带长度由2.0变成0.2，降低工作带粘着区宽度，减小该区的摩擦力，增大滑动区。这样，不仅不会影响模具寿命，而且能有效避免1070铝合金挤压板材表面起浪面、粗糙度变大等问题。通过上述试验分析，发现在1070纯铝合金挤压生产时，将铸锭中Al质量分数提高至99.8%，控制挤压工艺速度为6~8m/min，对模具增设促流角并缩短模具工作带长度，可生产出符合客户要求的高质量表面和高电导率的1070挤压板材。

3结论

表面质量范文篇8

关键词：机械加工；亚表面缺陷；表面质量

1在机械加工中亚表面缺陷对表面质量的影响

在机械加工的过程中，材料是保障项目完成的基础，但在现实中材料往往出现各种缺陷，比如夹杂、裂纹、空穴等，这不仅在很大程度上影响着材料本质属性和功能的发挥，而且还会导致材料长期处于失效的状态。特别是当缺陷出现在材料表面或者附近时，这种损伤能力会达到更高水平。亚表面缺陷现象的出现一部分是在加工前引起的，另一方面是由加工后亚表面损伤问题引起的。材料亚表面现象的出现会对材料加工后的表面质量造成严重影响。并且，一旦遇到材料加工后表面损伤程度比较大的问题时，那么就后续研磨处理工作的复杂程度会更高，不仅周期会延长，材料的损耗也会越来越严重，这对于机械加工制造企业经营效益的提高具有严重的不良影响。

2改善亚表面缺陷对表面质量造成不良影响的建议

（1）建立在夹杂因素影响下的二维有限元切削模型。在夹杂因素影响下的二维有限元切削模型是指在材料杂质夹杂于材料中时，材料基体中存在于不同尺寸和位置的杂质会对切削能力和材料表面的残余应力造成不同层面的影响，通过对这种影响因素的分析，采用数理结合以及力学的思想和知识，讨论夹杂因素对材料表面质量的影响。在建立二维有限元切削模型的过程中，应以确定的切削厚度为假设，达到变量控制的目的，从而通过实验得出切削厚度与夹杂尺寸之间有效的比例关系，最终达到准确快速推断亚表面缺陷对材料表面整体性程度影响的目的。另外，通过二维有限元切削模型，还可以得出夹杂因素和切削加工之间具有密切联系的结论，即夹杂越大，与加工表面的距离越近，材料的表面残余应力和切削力就会越大。在建立模型和实验的过程中，更加值得关注的是材料表面残余应力以及切削力的大小变化情况和切割刀近距离接近夹杂时对其产生的应力是密不可分的。通过二维有限元切削模型的建立，加工表面整体性的提高和当前机械加工切削技术的改进将面临越来越广阔的前景。（2）以连续位错分布法为基础建立脆性材料磨削模型。通过对材料基体的研究发现，材料基体应力场是由材料本身发出的塑性应力场以及材料外部由于压头接触而产生的弹性应力场两部分组成的。以连续位错分布法为基础的脆性材料磨削模型的建立是以压头半角的大小和外载的大小这两方面的参数为基础的。通过分析可以看出，亚表面缺陷中斜裂纹不是以非拉伸断裂为断裂形式表现的，而是以剪切断裂为主要断裂形式表现的，在压头半角的大小为确定数值时，亚表面缺陷中的斜裂纹现象将不会出现I型的扩展方式。在数据分析中发现，压头半角的大小与裂纹扩展的形式是紧密相关的。在外载数值确定的情况下，数值比较大的压头半角将会对裂纹扩展的形式变化造成较强的屏蔽。为了达到裂纹扩展条件更加精确的目的，还应该有效应用临界外载与压头半角的关系图进行参考。（3）建立以多晶铜、单晶铜以及孪晶多晶铜为材料的纳米压痕分子动力模型。模拟出的模型显示出的整体结果是多晶铜、单晶铜以及孪晶多晶铜的弹性恢复比、硬度以及温度都在很大程度上与晶体的结构、孪晶的厚度紧密相关。通过对新型纳米压痕分子动力模型的建立、探究和分析，可以看出在材料表层压痕深度逐渐增大的过程中，材料表面的塑性区域会随之快速增大。在研究中可以发现，最初的形核位错现象一般都发生在压头的下方；在压痕深度不同的地方所出现的压力大小是非线性下降的；在压痕的过程中，形核位错是随着压力深度的大小变化不断滑移和形核的。从另一方面来说，晶体结构在塑性变形的基础上会发生一系列的变化：多晶铜在塑性变形的过程中会对晶界和位错产生剧烈影响；单晶铜在塑性变形的过程中会对位错的产生、扩展以及位错与位错之间的相互作用产生重要影响；纳米孪晶多晶铜在塑性变形的过程中则与孪生、退孪生的位错行为以及孪晶界之间的相互作用关系紧密。除此之外，还应该有效运用孪晶厚度、晶体结构对以铜为基础的材料纳米压痕所产生的力学响应，从而为解决其他立方结构纳米材料性能问题提供有效支撑。

3结语

综上所述，亚表面缺陷对于材料表面质量具有严重的不良影响。随着社会经济的日新月异，工业经济在国民经济中所占据的地位越来越重要。作为现代工业经济的重要组成部分，机械加工制造行业是工业经济的重要基础。作为机械加工企业，其应重视亚表面缺陷对加工制造所带来的影响，并不断进行研究和创新，从而通过技术革新达到减轻亚表面缺陷对表面质量影响的目的。

参考文献

［1］黄波，高玉飞，葛培琪，等.金刚石线锯切割单晶硅表面缺陷与锯丝磨损分析［J］.金刚石与磨料磨具工程，2014，31（1）：53-57.

表面质量范文篇9

该例件为某机型机身结构件框类零件，是典型的薄壁深腔类零件。该零件最大外廓尺寸为3500mm×800mm，最高处为70mm，壁厚公差为±0.1mm，端头斜面倾斜角度为42°。该产品外形理论型面复杂，立筋及腹板壁厚要求较薄，在加工过程中零件特别容易产生变形，因此加工难度特别大。

2.零件加工工艺性分析

该零件加工难点在于：

①毛坯去除量大，应力大，零件容易产生变形。毛坯去除量接近90%，加工过程中产生巨大应力，变形难以控制。

②腔深、壁薄。零件高度最高处达70mm，立筋最薄处1.5mm，腹板最薄处1.5mm，加工过程中容易产生变形。

③该零件为双面腔，翻转过程中公差积累，尺寸保证困难。

④工艺连接筋较多，零件腔内腹板形状复杂，加工中接刀区域繁多，大大增加编程难度。

⑤零件中间部位悬空，加工中容易产生震颤，影响零件表面粗糙度值及腹板尺寸，对工装要求很高。

⑥零件端头处立筋倾斜角度过大，给加工带来了很大难度。针对这种情况，在加工前期，我们制定了合理的加工方案及部分典型位置的加工方法。在编程过程中，将CATIA软件的加工功能和VERICUT模拟仿真相结合，并应用新的机械加工理念，采用数控加工中心高速切削的加工方法，结合合理的刀具和切削参数，最终大大减少了加工中的变形，在提高加工效率的同时，很好地保证了零件的质量要求。

3.加工设备及数控加工工艺方案

该零件在数控加工中心JOBS146上进行加工。操作系统为SIEMENS840D；X向行程为500mm，Y向行程为3000mm，Z向行程为1250mm，A±93°，C±200°；主轴转速为50～24000r/min；主轴功率为49kW；刀柄为HSKA63。由于零件外形尺寸及质量较大，粗加工后应力变形严重，数控加工时的定位装夹不适合采取周边工艺墙的方案，只能采取在零件上增加合适工艺凸台为辅助基准的方法来保证零件正、反两面的加工。依据毛料尺寸，零件两侧间隔约600mm，共设置6对工艺凸台为辅助基准，其宽度为80mm；零件上部端头内部也设置一工艺凸台，有利于零件加工中的定位、装夹和压紧。以工艺凸台为辅助基准的定位、装夹方式，替代了铣切夹具，节省了研制成本，缩短了零件的研制周期，提高了零件的整体刚性，解决了零件局部刚性差的问题，有利于加工尺寸的稳定。工艺凸台在环形框零件精加工完成后由数控工序去除。工艺凸台的布置形式如图4所示。根据零件的结构特点和毛坯状况，最终确定数控加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工阶段主要是去除毛坯的大部分加工余量，考虑到零件毛料去除量大，内应力释放后产生扭曲和变形，零件所有表面预留了10mm的加工余量。为充分消除零件的内应力变形，保证零件精加工后的重要特性尺寸和表面粗糙度，满足其较高的形状及位置精度要求，零件的半精加工阶段分两次进行，零件所有表面留2mm精加工余量。考虑到粗加工和淬火后产生的内应力变形对零件半精加工的影响，编程加工原点及编程坐标系设置在零件腹板上部的减轻孔中心处。数控精加工阶段的主要任务是保证零件的重要特性尺寸和表面粗糙度，满足其较高的形状及位置精度要求。考虑到该零件为典型的深腔竖梁结构，在数控精加工阶段应以保证零件的尺寸精度和表面质量为主。

4.数控程序编制

（1）程序编制的主要工艺原则。该零件按CATIA三维数字模型加工制造，零件数字模型完整描述了零件的主要信息，是CAD/CAM集成数控编程系统的核心。粗加工阶段，为减小零件毛料内应力释放而产生的扭曲、变形，程序编制采用等高铣削对称去除大余量方式，选择合适的背吃刀量进行分层切削，保持切削和刀具载荷均匀，防止过载和波动，减少铣削内应力造成的变形；考虑到此零件为多槽腔结构设计，区域加工顺序选择不连续加工区域的层优先方法，以保证粗加工后零件各处槽腔及筋板的加工尺寸一致性；为充分释放粗加工后的零件内应力，零件腹板上的减轻孔粗加工并预留10mm余量。半精加工是把粗加工后的残留加工面变得平滑，同时去除拐角处的多余材料，在工件加工表面留下一层比较均匀的余量，为精加工做准备。由于半精加工对零件表面质量、轮廓精度及刀具寿命有很大影响，因此，此零件的半精加工分两次进行，在粗加工预留10mm余量的基础上，按先进行内腔、内形加工，后进行外形加工的加工顺序，对零件所有表面预留5mm加工余量进行第一次半精加工后，再进行第二次半精加工，保证零件所有表面预留2mm精加工余量，最大限度地消除零件变形。精加工是数控加工的最后一道工序，其目的是按照图样要求，使零件达到最好的表面质量和轮廓精度。此零件按先内形后外形的加工顺序，保证零件的重要特性尺寸和表面粗糙度，满足其较高的形状及位置精度要求。针对此零件有多处凹槽腔及拐角的特点，采用二刃（或三刃）等直径铣刀以插铣加工（也称为钻铣加工或直捣式加工）的方式对零件上深陡槽腔的拐角（转接圆角）进行精加工，以避免由于铣削刀具太长，加工时偏摆太大，导致拐角处的加工尺寸、表面质量差等问题。此零件单面最大精加工深度70mm，是典型的多深腔陡壁结构。为防止精加工时在陡壁面和非陡壁面上的切削载荷的急剧变化，对零件陡壁面和非陡壁面采用不同的程编加工方法，陡壁面采用槽腔铣，非陡壁面采用曲面轮廓铣，使这两部分都得到有效加工，获得均匀、理想的表面粗糙度值。总之，精加工阶段必须合理安排零件数控加工程序。尽可能地使用连续策略，将程序加工步骤减少到最少，在零件的一些临界区域应尽量保证不同步骤的精加工路径不重叠，避免出现刀痕；同时应尽量使用单个刀具精加工临界区域，防止因更换刀具而导致精加工后加工表面产生接刀痕迹，降低零件的表面质量，增加后续钳修工序工作量等问题。

（2）数控编程的误差控制。在图形交互式自动编程方式中，编程的核心是刀位点的计算，其编程误差主要考虑两个误差：一是刀具轨迹计算误差；二是残余高度。数控编程刀具轨迹是由直线和圆弧组成的线段集合，近似地取代刀具的理想运动轨迹而拟合产生的插补运动，存在着一定的插补计算误差。这种误差是刀具轨迹计算误差的主要组成部分，它会造成零件加工尺寸不到位或过切现象的出现，在CAM软件中通过设置公差带的方法来控制刀具轨迹计算误差。数控粗、半精加工阶段的主要目的是去除加工余量，消除内应力变形，考虑到CAM软件输出的刀位文件长度大小及数控机床CNC控制器的存储容量限制，其编程程序公差带（Machiningtolerance）数值应设置为0.2～0.3mm；此零件尺寸公差按照GB1800―1999执行，数控精加工阶段编程程序公差带数值应设置为≤0.05mm，以保证数控编程实际刀具轨迹不超出零件制造公差的范围。在数控加工中，相邻刀轨间所残留的未加工区域的高度称为残余高度，作为评价加工质量的一个重要指标，它的大小决定了零件加工表面的粗糙度值，同时对数控加工完成后的钳修工作量有很大影响。此零件数控精加工时，对残余高度的控制采用合理选择铣削刀具径向步进距离（刀轨行距）方法进行编程，在控制残余高度、保证加工表面质量的前提下，应以最大的刀轨行距生成数控刀具轨迹，提高数控精加工效率。

（3）数控程序切削用量的确定。数控编程时，必须确定每个程序段的切削用量，并以指令的形式写到程序中。切削用量主要包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。不同的加工阶段和方式应选用不同的切削用量，以充分发挥刀具的切削性能和数控机床功能，最大限度地提高生产率。主轴转速n的确定：此零件粗加工及半精加工阶段均采用五坐标数控龙门铣JOBS146加工。依据该数控机床性能和所选用加工刀具直径大小，设置n=15000r/min较为合适；为保证零件表面质量，数控精加工阶段采用n=10000r/min，并可根据刀具直径大小进行适当调整。背吃刀量ap的确定：此零件粗加工阶段，依据毛坯材料、机床性能和刀具直径，并考虑到内应力变形、加工效率等因素，ap数值确定为5mm较为合理；半精加工及精加工阶段，根据加工余量、刀具直径以及加工后的表面质量要求等影响因素，ap数值设置为3mm为宜，同时依据选用刀具直径大小在程序编制时做适当调整。进给速度vf的确定：vf数值应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求及刀具和工件材料来选择确定。粗、半精和精加工阶段分别依据切削刀轨行距、背吃刀量ap、每齿进给量fz、主轴转速n在保证合理刀具寿命和零件加工精度、表面质量的前提下选取合适的进给速度vf。数控编程中，还应考虑在不同切削情况下采用不同的进给速度。如在初始切削进刀时，特别是Z轴下刀时，由于端铣受力较大，应采用相对较慢的速度进给；对于沿Z轴方向进给，由高往低的曲面区域加工模式，在产生端切削时，也应设置不同的进给速度；切削过程中的平面侧向进刀，产生的全刀切削而导致切削条件较差，需采用较低的进给速度。

5.结语

表面质量范文篇10

关键词：机械设计加工；问题；解决措施

1机械设计加工中存在的问题及其原因

（1）无法充分确保产品的表面质量。机械产品的使用期限及性能与其表面质量有着非常紧密的联系。分析当前情况可知，制作材料的切削用量及其自身性质，为机械产品表面质量主要制约因素。具体分析，机械零件采用韧性越高的材料，那么金属材料就会具备更好的塑性，零件表面也更加粗糙。当选用了塑性材料时，在使用刀具加工过程中，就不可避免会出现塑性变形的情况，再加上零件分离以及刀具切削时，会形成撕裂的效果，最终导致零件表面越发粗糙。同理，当采用脆性材料来制造零件时，在切削材料过程中，就会以碎粒状的形式呈现出来，同样也会加大零件表面的粗糙度。总体而言，材料内部组织结构的变化以及机械零件表面冷作硬化，为影响机械零件物理性能的两大因素。除此之外，在对零件进行加工时，还会出现一定的残余应力，同样会对机械设计加工产品的表面质量产生不利影响。

（2）不具备高水平的加工精度。通过深入分析机械加工的全过程，发现对产品加工精度产生影响的因素通常包括下列几种：采取的加工运动相近或采用的刀具近似而导致误差的发生；机床磨损或存在几何误差，影响到了机械产品的加工精度；在制造刀具及夹具时出现了误差，或是刀具及夹具存在磨损引起误差；在温度过高的情况下，工艺系统发生变形从而导致误差的发生。需要注意的是，工作人员是无法消除机械产品加工过程中出现的误差，科学的做法便是对误差出现的原因展开深入探究，并注意避免误差的再次出现，只有这样，才能提高产品的加工精度，确保产品具备良好的质量。

（3）机械产品的性价比较低。在实际开展机械设计加工时，由于工作人员没有对其中存在的不利因素展开综合考虑，使产品的投入成本过高，而性价比较低。这样一来，就大大降低了机械产品的市场竞争力，导致其无法在市场中占据有利地位。

2机械设计加工中常见问题的解决措施

（1）对产品的加工材料进行科学选择。选择产品的加工材料为机械设计加工非常重要的一个步骤。当工作人员对材料进行科学选择时，可将机械产品的生产成本进行有效降低，同时还能极大程度上促进产品质量的提升，使之充分符合材料对各方面性能的要求。需要注意的是，在选择加工材料时，需全面考虑到材料各项性能及工艺，并与生产工艺及加工方式相结合，仔细对比各种材料，并从中选择出性价比最高的一种。通过科学、合理选择产品的加工材料，不但满足机械产品标准化生产模式的要求，而且大大减少了生产成本的投入，充分促进产品质量的提高，使其在竞争激烈的市场中占据了有利优势。

（2）确保零件加工工序的科学化及规范化。通过采取科学、规范的设计及加工工序，不但能够有效保证零件的表面质量，促进其各项性能的提升，还能减少零件加工成本的投入。而为达到这一目的，机械设计加工人员就需要对加工时间进行严格控制，以免因加工时长过长而影响到零件的质量；与此同时，还需确保一次性加工成功。此外，由于机械零件的作用会受到自身表面残余应力的直接影响，零件表面质量受到的影响会随着最终加工工序及方法的不同而不同，因此，在设计加工时，工作人员就需要确保零件加工工序的科学化及规范化。

（3）尽可能选用合适的零件切削参数及刀具。经实践得知，切削为机械设计加工一系列过程中非常重要的一项因素。具体来说，机械产品的表面质量会受到切削速度以及深度的直接影响，因此，在切削零件时，加工人员就需要对材料与机器的特征进行深入分析，并以此为依据，以合适的速度来开展切削操作，并注意切削深度的合理性。当切削深度合适时，可将加工时产生的积屑瘤数量大大减少，而通过对切削液进行科学应用，还能将切削的力度及温度进行有效降低。此外，产品的表面质量在很大程度上也会受到使用的刀具的影响。考虑到随着材料材质的不同，对产品表面的粗糙度及硬度的要求也会不同，此时就需要选用与要求相符的刀具。

（4）对润滑展开科学、正确的应用。①熟练掌握润滑剂的性能及作用。在将金属材料设计并加工成所需产品时，需借助润滑剂来有效冷却加工零件。其中，润滑剂使用的范围包括零件的切削、轧制以及冲压等多个过程，这种做法不但能有效促进零件表面光洁度以及精密度的提高，将多余的热量驱散，将金属碎屑及时清除干净，而且还能极大程度上延长刀具等设备的使用年限，在减少机械产品成本的投入，促进其加工及生产效率提高等方面，均发挥出了举足轻重的作用。但需注意的是，应当选用润滑、冷却、可清洗、防腐蚀及防锈能力强的润滑剂。其中，润滑剂实现冷却功能的方式是通过将刀具与零件之间的摩擦降低，并借助水质的切削液来散发热量；同时，润滑剂的应用还可彻底清理加工过程中的废弃物，如切屑及金属粉等，从而确保机械产品的质量及精度，这对延长刀具以及砂轮等设备的使用寿命是非常有利的。②对润滑剂展开正确选择。机械设计加工人员在选择润滑剂时，必须对实际情况进行认真分析，并与零件生产及加工操作、工序相结合，最终从纯油性的润滑剂以及水溶性的润滑剂中选择更为合适的一种。在选择润滑剂的过程中，可以参考机床制造厂家的建议，也可与自身工作经验相结合，例如，在采取硬质合金刀具，且以较高的速度来开展切削操作时，就需选用水溶性的润滑剂；而选用高速钢刀具以较低的速度来开展切削操作时，就需选用纯油性润滑剂；当切削液无法有效达到切削的地方时，同样最好采用纯油性金属切削液，其他可视情况采用水溶性润滑剂。当润滑剂的类型确定之后，加工人员还需将零件受到精密度的要求及金属材料的类型等内容纳入考虑的范畴，并对润滑剂的品牌进行进一步选择。通过对润滑剂进行正确选择，确保其性能与加工零件相匹配，可充分促进机械产品精密度以及刀具、机床等设备使用期限的提高，具有非常重要的意义。

3结语

综上所述，随着市场竞争的日益激烈，各大企业纷纷将自身的核心竞争力放在产品的质量上。在机械制造行业中，产品的质量受到机械设计加工过程中各种问题的影响。针对这一情况，企业就需要从自身情况出发，全面、系统地分析加工设计过程中存在的问题，通过对产品的加工材料进行科学选择、保证零件加工工序的科学化、尽可能选用合适的零件切削参数，以及正确使用润滑剂等，从而有效提高产品的质量及精密度，进一步推进企业的发展。

作者:孙慧 周丽萍 单位:湖南财经工业职业技术学院

参考文献: